الصوت يقفز فجأة بين حالتين.. العلماء يرصدون ظاهرة كمومية لأول مرة

تمكن باحثون من جامعة ستانفورد من تسجيل قفزات كمومية في الاهتزاز الميكانيكي للمرة الأولى بشكل مباشر وفي الزمن الحقيقي، بعدما رصدوا فونونًا واحدًا ينتقل فجأة بين حالتين مختلفتين من الطاقة، في تجربة نُشرت نتائجها في مجلة "Science" في 17 سبتمبر الجاري.

قفزة تحدث بدلًا من تلاشي تدريجي

في العالم الذي نراه يوميًا، تبدو اهتزازات الأجسام وكأنها تضعف تدريجيًا، مثل صوت الجرس الذي يخفت مع مرور الوقت، لكن على المستوى الكمومي تتغير الطاقة في مستويات منفصلة، ويمكن للنظام أن ينتقل فجأة من مستوى إلى آخر.

ولرصد هذه الظاهرة، صنع فريق ستانفورد رنانًا ميكانيكيًا بالغ الصغر باستخدام تقنيات تصنيع الشرائح الإلكترونية، وربطه بدائرة كمومية فائقة التوصيل تعمل كجهاز كشف، ما أتاح للباحثين إجراء مئات القياسات خلال نحو ملي ثانيتين ومتابعة حالة الفونون بصورة متكررة دون تدمير النظام.

وأظهرت التجربة انتقال الفونون بين الحالة المثارة الأولى، التي تمثل وجود وحدة واحدة من الاهتزاز، والحالة الأرضية التي لا تحتوي على فونون، وهو ما سمح بتحديد لحظة القفزة الكمومية بدلًا من الاكتفاء برصد آثارها بعد حدوثها.

لماذا يهم هذا الاكتشاف؟

يرى الباحثون أن القدرة على رصد هذه القفزات يمكن أن تساعد في معالجة إحدى المشكلات الأساسية في الحوسبة الكمومية، وهي اكتشاف الأخطاء الناتجة عن هشاشة الحالات الكمومية قبل أن تؤثر في العمليات الحسابية.

حمّلوا تطبيق الشمس الأخبار والبث المباشر بين يديكم App Store Google Play

تابعوا الشمس على تلغرام أخبار عاجلة · تقارير حصرية · بث مباشر انضم للقناة

كما يمكن استخدام المنصة مستقبلًا في أجهزة استشعار شديدة الحساسية، ويعمل فريق ستانفورد بالفعل مع باحثين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا على دراسة إمكانية استخدامها للكشف عن البروتينات داخل الخلايا.

ولا تزال هذه التطبيقات في مرحلة البحث، لكن التجربة تقدم دليلًا مباشرًا على إمكانية التحكم الدقيق في الاهتزازات الميكانيكية على المستوى الكمومي، وهو ما يفتح مجالًا أمام تطوير تقنيات تعتمد على الصوت والاهتزاز في أجهزة أصغر وأكثر دقة.